氣液相平衡分析

1、解決方案示范文本 | Excellent Model Text 資料編碼：CYKJ-FW-360編號(hào)：_氣液相平衡分析審核：_時(shí)間：_單位：_氣液相平衡分析用戶指南：該解決方案資料適用于為完成某項(xiàng)目而進(jìn)行的活動(dòng)或努力工作過(guò)程的方案制定，通過(guò)完善工作思路，在正常運(yùn)行中起到指導(dǎo)作用，包括確定問(wèn)題目標(biāo)和影響范圍、分析問(wèn)題并提出解決方案和建議、成本計(jì)劃和可行性分析、實(shí)施和跟進(jìn)?？赏ㄟ^(guò)修改使用，也可以直接沿用本模板進(jìn)行快速編輯。在吸收操作中，氣體總量和溶液總量都隨吸收的進(jìn)行而改變，但惰性氣體和吸收劑的量則始終保持不變，因此，常采用物質(zhì)的量比表示相的組成，以簡(jiǎn)化吸收過(guò)程的計(jì)算。物質(zhì)的量比是指混合物中一組分

2、物質(zhì)的量與另一組分物質(zhì)的量的比值，用X或y表示。吸收液中吸收質(zhì)A對(duì)吸收劑S的物質(zhì)的量比(摩爾比)可以表示為XAnAns (111)物質(zhì)的量比與摩爾分?jǐn)?shù)的換算關(guān)系為XA工A(1一XA) (112)式中  XA吸收液中組分A對(duì)組分S的物質(zhì)的量比；nA，ns組分A與S的物質(zhì)的量，kmol；XA吸收液中組分A的摩爾分?jǐn)?shù)。混合氣體中吸收質(zhì)A對(duì)惰性組分月的物質(zhì)的量比可以表示為 式中  YA混合氣中組分A對(duì)組分B的物質(zhì)的量比；nA，nR組分A與B的物質(zhì)的量，kmolyA混合氣中組分A的摩爾分?jǐn)?shù)。在一定溫度和壓力下，混合氣體與液相接觸時(shí)，溶質(zhì)便從氣相向液相轉(zhuǎn)移，而溶于液相內(nèi)的溶質(zhì)

3、又會(huì)從溶劑中逸出返回氣相。隨著溶質(zhì)在液相中的濃度逐漸增加，溶質(zhì)返回氣相的量也逐漸增大，當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)溶于液相中的溶質(zhì)量與從液相返回氣相的溶質(zhì)量相等時(shí)，氣相和液相的量及組成均不再改變，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。它是吸收過(guò)程的極限，它們之間的關(guān)系稱為相平衡關(guān)系。在一定溫度下，當(dāng)氣相總壓力不高時(shí)，稀溶液中溶質(zhì)的平衡濃度和該氣體的平衡分壓的平衡關(guān)系可用亨利定律表示為 對(duì)于給定物系，亨利系數(shù)正隨溫度升高而增大。在同一溶劑中，易溶氣體的正值很小，而難溶氣體的正值很大。常見(jiàn)物系的亨利系數(shù)可從附錄中查到。由于氣液兩相組成各可采用不同的表示法，因而亨利定律有不同的表達(dá)形式。 對(duì)于一定的物系，相平衡常數(shù)與溫

4、度和壓力有關(guān)，溫度越高，m越大；壓力越高，m越小。易溶性氣體的m值小，難溶性氣體的m值大。對(duì)于極稀溶液，式(115)可以簡(jiǎn)化為 安全控制條件選擇(1)吸收平衡線分析  吸收平衡線是表明吸收中氣液相平衡關(guān)系的圖線。在吸收操作過(guò)程中，通常用X-Y圖表示。將Y*與X的關(guān)系繪在X-Y圖上，得通過(guò)原點(diǎn)的一條曲線，稱為吸收平衡線，如圖1l2所示。對(duì)于極稀溶液，式(116)  所表明的平衡線是一條過(guò)圓點(diǎn)的直線，其斜率為m，如圖1l3所示。 (2)溶解度影響  吸收是利用各組分溶解度不同而分離氣體混合物的操作，因此氣體溶解度的大小直接影響吸收操作。對(duì)于同一物系

5、，氣體的溶解度與溫度和壓力有關(guān)。溫度升高，氣體的溶解度減小。因此，降低溫度對(duì)吸收有利，但由于低于常溫操作時(shí)，需要制冷系統(tǒng)，所以，工業(yè)吸收多在常溫下操作。當(dāng)吸收過(guò)程放熱明顯時(shí)，應(yīng)該采取冷卻措施。壓力升高，氣體的溶解度增加。因此，增加壓力對(duì)吸收有利，但在壓力增高的同時(shí)，動(dòng)力消耗就會(huì)隨之增大，對(duì)設(shè)備的要求也會(huì)隨之提高，而且總壓對(duì)吸收的影響相對(duì)較弱。所以，工業(yè)吸收多在常壓下操作，除非在常壓下溶解度太小，或工藝本身就是高壓系統(tǒng)，才采用加壓吸收。(3)相平衡關(guān)系判定  當(dāng)氣體混合物與溶液相接觸時(shí)，吸收過(guò)程能否發(fā)生，以及過(guò)程進(jìn)行的限度，可由相平衡關(guān)系判定，如圖114所示。當(dāng)溶質(zhì)在氣相中實(shí)際分壓大于

6、溶質(zhì)的平衡分壓時(shí)，即P>P*時(shí)，發(fā)生吸收過(guò)程。從相圖上看，實(shí)際狀態(tài)點(diǎn)位于平衡曲線上方。隨著吸收過(guò)程的進(jìn)行，氣相中被吸收組分的含量不斷降低，溶液濃度不斷上升，其平衡分壓也隨著上升，當(dāng)氣相中溶質(zhì)的實(shí)際分壓等于溶質(zhì)的平衡分壓時(shí)，吸收達(dá)到平衡，吸收速率為零。從相圖上看，實(shí)際狀態(tài)點(diǎn)落在平衡曲線上。二氧化碳在氣相中的實(shí)際分壓為Ppty1200X0.0560kPa二氧化碳在氣相中的平衡分壓則由亨利定律求取。由于溶液很稀，其摩爾質(zhì)量及密度認(rèn)為與水相同。查附錄得水在303K時(shí)，密度為996kgm3，摩爾質(zhì)量為18kgmol，二氧化碳的摩爾質(zhì)量為44kgkmol。P*Ex1.88X10sX(144)(99618)773kPa由于P*>P，故二氧化碳必由液相傳遞到氣相，進(jìn)行解吸。 前面的分析表明，當(dāng)物系的狀態(tài)點(diǎn)處于平衡線